嵌入式volatile关键字

今天在看S3C2440开发板的初始化代码时，对#define A (* (volatile unsigned long *) 0x48000000这种形式的定义方式有困惑，于是求助GOOGLE大神,在网上搜到了一些文章，觉得以下三篇文章对理解这个有些作用：

文章一：
    对于不同的计算机体系结构，设备可能是端口映射，也可能是内存映射的。如果系统结构支持独立的IO地址空间，并且是端口映射，就必须使用汇编语言完成实际对设备的控制，因为C语言并没有提供真正的“端口”的概念。如果是内存映射，那就方便的多了。
    以 #define IOPIN   (*((volatile unsigned long *) 0xE0028000))为例：作为一个宏定义语句，define是定义一个变量或常量的伪指令。首先（ volatile unsigned long * ）的意思是将后面的那个地址强制转换成 volatile unsigned long * ，unsigned long * 是无符号长整形，volatile 是一个类型限定符，如const一样，当使用volatile限定时，表示这个变量是依赖系统实现的，以为着这个变量会被其他程序或者计算机硬件修改，由于地址依赖于硬件，volatile就表示他的值会依赖于硬件。
    volatile 类型是这样的，其数据确实可能在未知的情况下发生变化。比如，硬件设备的终端更改了它，现在硬件设备往往也有自己的私有内存地址，比如显存，他们一般是通过映象的方式，反映到一段特定的内存地址当中，这样，在某些条件下，程序就可以直接访问这些私有内存了。另外，比如共享的内存地址，多个程序都对它操作的时候。你的程序并不知道，这个内存何时被改变了。如果不加这个voliatile修饰，程序是利用catch当中的数据，那个可能是过时的了，加了 voliatile，就在需要用的时候，程序重新去那个地址去提取，保证是最新的。归纳起来如下：
1. volatile变量可变允许除了程序之外的比如硬件来修改他的内容；
2. 访问该数据任何时候都会直接访问该地址处内容，即通过cache提高访问速度的优化被取消；
     对于((volatile unsigned long *) 0xE0028000)为随硬件需要定义的一种地址，前面加上“*”指针，为直接指向该地址，整个定义约定符号IOPIN代替，调用的时候直接对指向的地址寄存器写内容既可。这实际上就是内存映射机制的方便性了。其中volatile关键字是嵌入式系统开发的一个重要特点。上述表达式拆开来分析，首先(volatile unsigned long *) 0xE0028000的意思是把0xE0028000强制转换成volatile unsigned long类型的指针，暂记为p，那么就是#define A *p，即A为P指针指向位置的内容了。这里就是通过内存寻址访问到寄存器A，可以读/写操作。
    对于(volatile unsigned char *)0x20我们再分析一下，它是由两部分组成：
1）（unsigned char *)0x20，0x20只是个值，前面加（unsigned char *)表示0x20是个地址，而且这个地址类型是unsigned char ，意思是说读写这个地址时，要写进unsigned char 的值，读出也是unsigned char 。
2）volatile，关键字volatile 确保本条指令不会因C 编译器的优化而被省略，且要求每次直接读值。例如用 while(（unsigned char *)0x20）时，有时系统可能不真正去读0x20的值，而是用第一次读出的值，如果这样，那这个循环可能是个死循环。用了volatile 则要求每次都去读0x20的实际值。那么(volatile unsigned char *)0x20是一个固定的指针，是不可变的，不是变量。而char *u则是个指针变量。再在前面加"*"：*(volatile unsigned char *)0x20则变成了变量（普通的unsigned char变量，不是指针变量），如果#define i (*(volatile unsigned char *)0x20),那么与unsigned char i是一样了，只不过前面的i的地址是固定的。
那么你的问题就可解答了，(*(volatile unsigned char *)0x20)可看作是一个普通变量，这个变量有固定的地址，指向0x20。而0x20只是个常量，不是指针更不是变量。

文章二：
对于不同的计算机体系结构，设备可能是端口映射，也可能是内存映射的。如果系统结构支持独立的IO地址空间，并且是端口映射，就必须使用汇编语言完成实际对设备的控制，因为C语言并没有提供真正的“端口”的概念。如果是内存映射，那就方便的多了。
    举个例子，比如像寄存器A（地址假定为0x48000000）写入数据0x01，那么就可以这样设置了。
#define A (*(volatile unsigned long *) 0x48000000 )
...
     A = 0x01;
...
    这实际上就是内存映射机制的方便性了。其中volatile关键字是嵌入式系统开发的一个重要特点。volatile（可变的）这个关键字说明这变量可能会被意想不到地改变，这样编译器就不会去假设这个变量的值了。这种“意想不到地改变”，不是由程序去改变，而是由硬件去改变。
    volatile 限定编译器不对这个指针的指向的存储单元进行优化, 即不用通用寄存器暂时代替这个指针的指向的存储单元,而是每次取值都直接到指针的指向的存储单元取值.volatile 主要用于变量会异步改变的情况下,主要有三个方面:1.cpu外设寄存器 2.中断和主循环都会用到的全局变量   3.操作系统中的线程间都会用到的公共变量.上述表达式拆开来分析，首先(volatile unsigned long *) 0x48000000的意思是把0x48000000强制转换成volatile unsigned long类型的指针，即对指针的操作的范围是从0x48000000开始的4个字节(long型).暂记为p，那么就是#define A   *p，即A为P指针指向位置的内容了。这里就是通过内存寻址访问到寄存器A，可以读/写操作!
文章三：
理解嵌入式中#define rRTCCON (*(volatile unsigned char *))0x57000043
            #define rRTCCON    (*(volatile unsigned char *)0x57000043) //RTC control
    理解#define rRTCCON (*(volatile unsigned char *)0x57000043) //RTC control 这样的定义，总是感觉很奇怪，今天终于有了一点点心得，嵌入式系统编程，要求程序员能够利用C语言访问固定的内存地址。既然是个地址，那么按照C语言的语法规则，这个表示地址的量应该是指针类型。所以，知道要访问的内存地址后，比如0x57000043:
    第一步是要把它强制转换为指针类型（unsigned char *)0x57000043，s3c2410的rRTCCON是单字节访问的，所以0x57000043强制转换为指向unsigned char类型。volatile（可变的）这个关键字说明这变量可能会被意想不到地改变，这样编译器就不会去假设这个变量的值了。这种“意想不到地改变”，不是由程序去改变，而是由硬件去改变——意想不到。
     第二步，对指针变量解引用，就能操作指针所指向的地址的内容了；
            *(volatile unsigned char *)0x57000043
     第三步，小心地把#define宏中的参数用括号括起来，这是一个很好的习惯。
    在嵌入式系统中经常使用到Volatile,对于volatile的用法,我根据自己的理解做如下阐述,希望大家可以发表评论：
    在c语言中,volatile关键字是一种类型修饰符, 用它声明的类型变量表示该变量可以被某些编译器未知的外部因素(比如:操作系统、硬件或者其它线程)更改. 遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址(定义的变量在内存中的地址)的稳定访问。
    编译器对代码的优化是指:CPU在执行的过程中,因为访问内存的速度远没有cpu的执行速度快,为了提高效率,引入了高速缓存cache. C编译器在编译时如果不知道变量会被其它外部因素(操作系统、硬件或者其它线程)修改,那么就会对该变量进行标识,即优化.那么这个变量在CPU的执行过程中,就会被放到高速缓存cache去,进而达到对变量的快速访问. 在了解了优化的概念后,试想如果我们事先就知道该变量会被外部因素改变,那么我们就在这个变量定义前加上Volatile,这样编译器就不会对该变量进行优化.这样该变量在cpu处理的过程当中,就不会被放到高速缓存cache中。
     为什么要让变量在执行的过程中不被放到cache中去呢?如果变量是被外部因素改变,那么cpu就无法判断出这个变量已经被改变,那么程序在执行的过程中如果使用到该变量,还会继续使用cache中的变量,但是这个变量其实已经被改变了.需要到内存地址中更新其内容了.还有一个原因,在一些寄存器变量或数据端口的使用中,因为寄存器变量本身也是靠cache来处理,为了避免引起错误,也可以使用volatile修饰符.(简单的说使用volatile的目的就是:让对volatile 变量的存取不能缓存到寄存器，每次使用时需要重新存取。

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